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我們家附近有一條溪
叫做鱉溪
因為之前有非常多的鱉
我們常常
在鱉溪玩水打水漂.....
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美國加州鹿溪

美國加州鹿溪

  • 圖1 鹿溪流域於加州的位置圖圖1 鹿溪流域於加州的位置圖

近十餘年來,在氣候變遷的嚴峻考驗之下,許多國家都已將河川政策朝「還地於河」的方向調整。然而在氣候變遷成為全球共識之前,一些地區的河川管理者已經發現,以堤防束縮河道的整治手法破壞生態且不符經濟效益,因而改弦更張,開始實施還地於河。美國加州的鹿溪(Deer Creek)便是一例。

鹿溪是沙加緬度河(Sacramento River)的支流流域面積540km2,出山後有17km流經沖積扇,再匯入沙加緬度河,周圍土地利用以農牧為主(圖1)。研究歷史地圖可知,鹿溪過去的流路超出現有的河道範圍,在沖積扇上曾有許多流路變換的痕跡,而且描繪等高線,可清晰顯示出沖積扇的圓齒狀邊緣(圖2)。

  • 圖2 等高線描繪出鹿溪的沖積扇地形以及過往流路形態(Kondolf 2012)
    圖2 等高線描繪出鹿溪的沖積扇地形以及過往流路形態(Kondolf 2012)

1949年美國陸軍工兵團展開鹿溪治理工作,拉直河道、清淤濬深,並在兩岸長達11公里的範圍築堤。完工後堤坊維護工作屬地方政府,河道內管理則交給加州水資源部,該部並在1980年代再度清除河道內的泥及植生。堤防建成後,在與沙加緬度河匯流點的上游6公里處,左岸曾三次被洪水沖毀(圖3)。最近一次1997年破堤後,地方居民都強烈要求以更永續的方式對待洪水問題。

 

在加州,春溯型的大鱗鮭魚(spring-run chinook salmon)已名列保育類,所剩無幾,而沙加緬度河在20世紀初許多其他支流都已建,使得鹿溪成為此種鮭魚的重要棲地。然而鹿溪河道型態單調,缺乏急彎、橫向流、受蝕河岸深潭、漂流木等棲地特徵,且河畔缺乏植被遮蔽,泥粒徑偏大(D50為55-190mm),不適宜大鱗鮭魚產卵。鮭魚復育計畫的生態學家於是建議在低水河岸植樹,以工程手法建設瀨區,並加入較小的卵石。

然而河相分析指出,造成棲地品質下降的主因是治理工程。1938年的航照圖顯示在治理工程實施前,河道形態是很複雜的。有潭瀨交替,有蜿蜒,有邊灘,有崖狀受蝕河岸,有漂流木,也有樹蔭覆蓋。整治工程後的航照圖,則顯示河道形態變得單調許多,棲地也因而喪失(圖4)。此外,河道管理會定期將卵礫石的邊灘清除。堤防束縮河道之後,河道剪應力已經提高,若是照鮭魚復育計畫的建議植樹或加卵石,只怕洪水一來就會被沖走。因此之前生態學家指認出來的所有棲地問題(缺乏樹蔭、河道形態單調、河床質顆粒過大等),都可歸因於50年前的堤防建設及河川整治工程。與其花大錢來治標(種樹、投較小的卵石),治本之道,是重建河川營力,重新設計防洪設施,讓堤防退後,同時用圍堤保護必要的結構物。如此一來,鹿溪便能氾濫至高灘地的農作區,剪應力降低了,植物也能在邊灘生長。斷面增加、流速及剪應力降低的過程,已由三維水理模型得到驗證。

  • 圖4 左: 鹿溪1938年航照圖;右: 鹿溪1996年航照圖(Kondolf 2012)圖4 左: 鹿溪1938年航照圖;右: 鹿溪1996年航照圖(Kondolf 2012)

此外,河道內生成複雜地形的另一好處,是增進地表水與伏流水的交換。河床底的自然起伏,會促進河水向下進入河床,及河床內的伏流水向上進入河道。研究人員已在較上游未經整治的河床埋設壓力計,觀察到了這樣的交換。這種地表水與伏流水的天然交換過程最重要的生態意義,就是它對水溫的穩定大有幫助。本區夏季日間高溫可超過攝氏40度,使得夏季水溫成為鮭魚成長的主要限制因子。持續監測水溫後發現,瀨頂地表水滲入河床處,溪水的日夜溫差通常超過5度,但瀨的底端伏流水滲出區的水溫變化僅在1-2度之間(圖5)。研究人員並發現,日間幼魚幾乎完全聚集在邊灘下游伏流水滲出形成的潭區。

除了堤防退縮,「清淤」的管理行為也取消了。如此一來,鹿溪便可逐漸恢復河道內複雜的形態。連續三年的監測證明,不到2年頻率的洪水也可以驅動河床,製造邊灘,淘刷河岸,使岸旁樹木得以栽進河道。一旦河道形態重趨複雜,楊樹、柳樹便得以進駐新淤成的邊灘,開啟河畔林的復育。研究人員預期40年後,鹿溪便可恢復到治理工程前的河相。

  •  鹿溪地表水與伏流水的水溫每日監測紀錄圖5 鹿溪地表水與伏流水的水溫每日監測紀錄
資料來源

Kondolf, G. M. (2012). The Espace de Liberte and restoration of fluvial process: when can the river restore itself and when must we intervene. River conservation and management, 225-241.

美國加州魚類及野生動物部網站

https://www.wildlife.ca.gov/Conservation/Watersheds/Instream-Flow/Studies/Deer-Creek-Study

楊佳寧

中興工程顧問公司工程美學中心

相關圖片

  • 圖1 鹿溪流域於加州的位置圖
  • 圖2 等高線描繪出鹿溪的沖積扇地形以及過往流路形態(Kondolf 2012)
  • 圖3  1997年鹿溪淹水範圍圖
  • 圖4 左: 鹿溪1938年航照圖;右: 鹿溪1996年航照圖(Kondolf 2012)
  • 圖5  鹿溪地表水與伏流水的水溫每日監測紀錄
  • 圖1 鹿溪流域於加州的位置圖

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